人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统

本发明属于人体机能监测，尤其涉及人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统。

背景技术：

1、生命在于运动，因个体不同，每个人运动的身体反应程度存在差异，随之而然，存在盲目追踪现有运动数据，运动指标完成而没有效果，追踪运动目标数据体能透支等诸多问题。

2、现有技术通过可穿戴设备的服装、手环、鞋袜等进行人体运动机能参数监测、直观准确的体现身体反应和运动强度，并得出适合个体活动的建议，具体过程大概为通过传感器进行参数检测，传输到处理器，处理器以年龄、性别、参数检测为基础，综合计算、评定得出的人体机能指数，处理器可驱动显示、报警，并可通过通讯模块上传到app，人体运动机能参数诸如体能、骨质密度等本身变化缓慢，实时性要求不严格，但压力、心率、血氧等跟运动的时长、强度密切相关，监测的实时性、准确性至关重要。

3、因此，需设置人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统，对实时性、准确性要求高的人体运动机能参数传感器同步激励采样、处理器同步获取，便于实时、准确的计量。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统，在参数传感器侧同步激励采样、处理器侧同步检测控制同步获取，能反映同一时间点的人体运动机能，便于实时、准确的计量。

2、其技术方案是，包括人体机能检测传感器、处理器，所述人体机能检测传感器对人体不同部位检测的机能参数通过有线或无线连接到处理器，还包括在传感器侧布置的同步采样控制模块、处理器侧布置的相位检测模块、同步采样获取模块；

3、所述同步采样控制模块采用同步采样时钟激励人体机能检测传感器同步采样，模拟机能参数信号经调理加同步信号后传输，数字机能参数信号经降噪调理、隔离转换后传输；

4、所述相位检测模块先对传输过来的模拟机能参数信号分离出同步信号，之后一路根据同步信号的衰减调节模拟机能参数信号的幅度，经ad转换进入同步采样获取模块，另一路加到触发器dc1的引脚cp，经传输的数字机能参数信号加到同步采样获取模块，并加到触发器dc2的引脚cp，触发器dc1、dc2构成相位检测器，相位检测器输出相位差方波信号，方波信号加到同步采样获取模块；

5、所述同步采样获取模块通过同步开关k3、k4接入，其中同步开关k3的触发端由采样脉冲控制，同步开关k4的触发端由方波信号控制采样脉冲进行时延触发，实现同步的获取。

6、优选的，所述同步采样控制模块包括心率传感器j1，心率传感器j1的引脚1通过开关k1连接电源+5v，心率传感器j1的引脚3连接地，心率传感器j1的引脚2分别连接接地电容c1的一端、电感l1的一端，电感l1的另一端分别连接接地电容c2的一端、电阻r1的一端，电阻r1的另一端分别连接运算放大器ar1的同相输入端、电阻r2的一端，运算放大器ar1的反相输入端分别连接接地电阻r3的一端、开关q1的引脚d、电阻r17的一端、电阻r13的一端，开关q1的引脚s1连接电源-2.5v，开关q1的引脚in分别连接开关k1的控制端、开关k2的控制端、同步采样时钟，运算放大器ar1的输出端分别连接电阻r2的另一端、电阻r4的一端，电阻r4的另一端输出信号经有线线缆传输；

7、所述同步采样控制模块包括血氧传感器j2，血氧传感器j2的引脚1通过开关k2连接电源+5v，血氧传感器j2的引脚3连接地，血氧传感器j2的引脚2分别连接稳压管z1的负极、接地电容c3的一端、接地电阻r5的一端、电阻r6的一端、二极管d1的正极，稳压管z1的正极连接地，二极管d1的负极分别连接电阻r6的另一端、光电耦合器u2的引脚1，光电耦合器u2的引脚2连接二极管d2的正极，二极管d2的负极连接电阻r7的一端，电阻r7的另一端连接电源-0.7v，光电耦合器u2的引脚5连接二极管d3的负极，二极管d3的正极连接电阻r8的一端，电阻r8的另一端连接电源+1.4v，光电耦合器u2的引脚4连接电源vcc，光电耦合器u2的引脚3连接缓冲器f1的引脚1，缓冲器f1的引脚2输出信号经有线线缆传输。

8、优选的，所述同步采样获取模块包括开关q2，开关q2的引脚in连接触发器dc1的引脚q，开关q2的引脚s1连接电源+1.4v，开关q2的引脚s2连接地，开关q2的引脚d端连接电阻r16的一端，电阻r16的另一端分别连接电解电容e1的负极、电容c5的一端、变容二极管dc1的负极，电解电容e1的正极连接地，非门f2，非门f2的引脚1、同步开关k3的触发端连接采样脉冲，非门f2的引脚2分别连接电容c5的另一端、非门f3的引脚1，非门f3的引脚2连接电阻r17的一端，电阻r17的另一端分别连接变容二极管dc1的正极、非门f4的引脚1，非门f4的引脚2连接同步开关k4的触发端，a/d转换器输出端连接同步开关k3的左端，非门f1的引脚2连接同步开关k3的左端，同步开关k3的右端、同步开关k4的右端连接处理器。

9、本发明的有益效果：采用同步采样时钟激励人体机能检测传感器同步采样，模拟机能参数信号经滤波、放大器放大补偿线缆传输的衰减，同步采样时钟激励加同步信号-2.5v电平后经有线线缆传输，数字机能参数信号经稳压二极管防止信号幅度超过电源范围，并联的电阻电容整形，使得上升边缘越陡峭，二极管d1单向导电，防止信号倒流，光电耦合器u2隔离转换、缓冲器f1缓冲后经有线线缆传输降噪调理、隔离转换后传输，实现传感器侧同步激励采样；

10、传输过来的模拟机能参数信号分离出同步信号，之后一路根据同步信号的衰减调节模拟机能参数信号的幅度，经ad转换进入同步采样获取模块，另一路加到触发器dc1的引脚cp，经传输的数字机能参数信号加到同步采样获取模块，并加到触发器dc2的引脚cp，触发器dc1、dc2构成相位检测器，相位检测器输出相位差方波信号，方波信号控制采样脉冲进行时延，再触发同步开关k4 ，采样脉冲触发同步开关k3将数字机能参数信号同步进入处理器，实现处理器侧同步检测控制同步获取，能反映同一时间点的人体运动机能，便于实时、准确的计量。

技术特征：

1.人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统，包括人体机能检测传感器、处理器，所述人体机能检测传感器对人体不同部位检测的机能参数通过有线连接到处理器，其特征在于，还包括在传感器侧布置的同步采样控制模块、处理器侧布置的相位检测模块、同步采样获取模块；

2.如权利要求1所述的人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统，其特征在于，所述同步采样控制模块包括心率传感器j1，心率传感器j1的引脚1通过开关k1连接电源+5v，心率传感器j1的引脚3连接地，心率传感器j1的引脚2分别连接接地电容c1的一端、电感l1的一端，电感l1的另一端分别连接接地电容c2的一端、电阻r1的一端，电阻r1的另一端分别连接运算放大器ar1的同相输入端、电阻r2的一端，运算放大器ar1的反相输入端分别连接接地电阻r3的一端、开关q1的引脚d、电阻r17的一端、电阻r13的一端，开关q1的引脚s1连接电源-2.5v，开关q1的引脚in分别连接开关k1的控制端、开关k2的控制端、同步采样时钟，运算放大器ar1的输出端分别连接电阻r2的另一端、电阻r4的一端，电阻r4的另一端输出信号经有线线缆传输；

3.如权利要求1所述的人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统，其特征在于，所述相位检测模块包括电阻r4，电阻r4的另一端输出信号分别连接电阻r9的一端、三极管q5的基极、接地电阻r10的一端、电阻r12的一端，电阻r9的另一端、三极管q5的发射极连接地，三极管q5的集电极分别连接电阻r11的一端、电容c4的一端，电阻r11的另一端连接电源-3v，电容c4的另一端连接光电耦合器u1的引脚2，光电耦合器u1的引脚1通过电阻r17连接电源-2.5v，光电耦合器u1的引脚4连接电源+2.5v，光电耦合器u1的引脚3连接电位器rp3的可调端，电位器rp3的一端分别连接运算放大器ar2的同相输入端、电阻r12的另一端，运算放大器ar2的反相输入端分别连接电阻r13的另一端、接地电阻r14的一端，电阻r13的另一端连接非门f5的引脚2，非门f5的引脚1连接电源-2.5v，运算放大器ar1的输出端分别连接电位器rp3的右端、电阻r15的一端，电阻r15的另一端经ad转换连接到同步开关k3的左端，同步开关k3的右端连接处理器；

4.如权利要求1所述的人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统，其特征在于，所述同步采样获取模块包括开关q2，开关q2的引脚in连接触发器dc1的引脚q，开关q2的引脚s1连接电源+1.4v，开关q2的引脚s2连接地，开关q2的引脚d端连接电阻r16的一端，电阻r16的另一端分别连接电解电容e1的负极、电容c5的一端、变容二极管dc1的负极，电解电容e1的正极连接地，非门f2，非门f2的引脚1、同步开关k3的触发端连接采样脉冲，非门f2的引脚2分别连接电容c5的另一端、非门f3的引脚1，非门f3的引脚2连接电阻r17的一端，电阻r17的另一端分别连接变容二极管dc1的正极、非门f4的引脚1，非门f4的引脚2连接同步开关k4的触发端，a/d转换器输出端连接同步开关k3的左端，非门f1的引脚2连接同步开关k3的左端，同步开关k3的右端、同步开关k4的右端连接处理器。

技术总结本发明人体运动机能监测用多路传感数据同步采集系统，同步采样控制模块采用同步采样时钟激励人体机能检测传感器同步采样，模拟机能参数信号经调理加同步信号后传输，数字机能参数信号经降噪调理、隔离转换后传输；相位检测模块先对传输过来的模拟机能参数信号分离出同步信号，之后一路根据同步信号的衰减调节模拟机能参数信号的幅度，之后和数字机能参数信号加到触发器DC1、DC2构成相位检测器，相位检测器输出相位差方波信号，方波信号加到同步采样获取模块；同步采样获取模块通过同步开关K3、K4接入数字心率信号和血氧信号，其中同步开关K3的触发端由采样脉冲控制，同步开关K4的触发端由方波信号控制采样脉冲进行时延触发，实现同步的获取。技术研发人员：徐小威,王荣娜,冯英歌受保护的技术使用者：河南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27